CrB-,4-，Tc及其氮化物TcN-,x-(x=1-4)和C-,20-，C-,12-B-,8-，C-,12-N-,8-彈性和電子性質(zhì)的第一性原理計(jì)算研究.pdf

1、由于超硬材料在機(jī)械工業(yè)方面的廣泛應(yīng)用，如切割、拋光、涂層和磨料磨具等，使其在基礎(chǔ)研究和技術(shù)研究方面均具有重要的地位。試圖實(shí)驗(yàn)合成和理論預(yù)測新型超難壓縮材料是當(dāng)今材料科學(xué)的一大研究熱點(diǎn)，其中硼、碳、氮化合物以及將輕元素B，C，N，O等摻入過渡金屬中形成相應(yīng)的硼化物、碳化物、氮化物、氧化物等，因其可能形成有方向性的共價(jià)鍵，從而具有較高的彈性模量和并極大地提高它們的硬度，成為人們研究的兩個(gè)主要方面。
　　 近來人們?cè)诟邷馗邏簵l件下成功

2、合成出了具有高體彈模量的5d過渡金屬氮化物和硼化物：PtN2、IrN2、OsN2、ReB2、OsB2；第一性原理成功用于過渡金屬化合物和B、C、N化合物的彈性性質(zhì)計(jì)算，如PtN、TiO2、c-BN等；高和郭等人又提出了關(guān)于化合物硬度的半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式。使人們?cè)谔綄こ膊牧系缆飞希e累了越來越豐富的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和理論依據(jù)。
　　 本文應(yīng)用第一性原理方法對(duì)CrB4，過渡金屬Tc及其氮化物TcN，TcN2，TcN3，TcN4和C20，C12

3、B8，C12N8的彈性性質(zhì)、電子結(jié)構(gòu)和超硬機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，得到如下創(chuàng)新性結(jié)果：
　　 1.通過對(duì)正交CrB4的結(jié)構(gòu)、彈性和電子性質(zhì)的研究，發(fā)現(xiàn)其“籠狀”B-B共價(jià)結(jié)構(gòu)對(duì)材料的彈性性質(zhì)有重要影響；在過渡金屬化合物中第一次發(fā)現(xiàn)剪切模量大于體彈模量。
　　 2.首次發(fā)現(xiàn)氮化锝中氮的摻入量對(duì)材料的體彈模量、剪切模量、理論硬度的影響機(jī)制不同。
　　 3.揭示出在氮化锝中隨氮元素的摻入量的增加，材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，

4、其層狀結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)對(duì)材料的性質(zhì)有重大影響；材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大關(guān)系。
　　 4.在锝的氮化物中，發(fā)現(xiàn)其體彈模量與材料的晶體結(jié)構(gòu)、平均每個(gè)原子上的電荷密度和材料的質(zhì)量密度有關(guān)；化學(xué)鍵的共價(jià)性結(jié)構(gòu)和氮元素的含量對(duì)理論計(jì)算硬度有正作用；而剪切模量的極大值則與其層狀結(jié)構(gòu)及體系中一定量的方向基本一致的N-N鍵相關(guān)。
　　 5.在C20，C12B8，C12N8結(jié)構(gòu)中首次討論了B，C，N的電負(fù)性和非成鍵軌道的飽和度分別對(duì)材料的彈性性質(zhì)